基于PLC的水厂自动化控制系统分析

【摘 要】PLC自动控制系统是现代化水厂中不可或缺的技术。本文主要介绍了PLC在水厂自动化控制系统中的应用，对系统的组成与控制方案进行了论述，取得了令人满意的效果，为该技术今后的应用提供指导。

【关键词】PLC；自动控制；控制方案；配置

PLC控制站分为厂内和厂外两个部分，厂内利用两套PLC系统采集水厂流量、水位、电压、电流、浊度、加氯量等信号，两套系统主要设备都装配在两个PLC机柜中，机柜上安装Eview的一个触摸屏，可以进行现场监控。两个PLC控制柜分别安装在二级泵房和加药加氯间，通过光纤组成以太网与上位SmartPro监控中心连接。

本控制系统设计采用三种控制方式，即监控中心远程控制、现场PLC控制、设备现场手动控制等，其优先级别分别为现场手动控制最高，其次为现场PLC控制，最低为监控中心远程控制。各自动控制单元实现的功能分别如下所述。1.压力测量站

采用HOLLiAS-LEC G3 小型一体化PLC LM3109和LM3310模块，装在一个PLC控制箱中。主要实现的功能是将采集到水网末端的压力值每隔一段时间就向监控中心发送一次，监控中心根据传上来的压力值可以调整二次泵房恒压供水的出口压力设定值。

1.调节阀控制站

采用HOLLiAS-LEC G3 小型一体化PLC LM3109、LM3310和LM3320模块，装在一个PLC控制箱中。主要实现的功能有：采集取水电动机、电动蝶阀及现场仪表的状态信号及数据信号并对以上设备发送控制信号，通过预装PID调节程序自动调节电动机运行频率和电动调节蝶阀的开度。

（1）取水泵电机、阀门运行状态监测及控制。

（2）接受监控中心控制指令、工艺参数的整定指令，并判断其正确性、可行性后加以执行。

（3）采集单泵进、出口压力和出水总管压力及原水浊度、PH值等数据。

（4）根据水库水位的高低，其控制运行方式有两种：第一种运行方式是水库水位较低时，一级泵房水泵机组投入运行，根据折板反应池的水位反馈信号，通过预装PID调节程序调节1#、2#电机的变频器的运行频率，以实现折板反应池水位的恒定运行；第二种运行方式是水库水位较高时，开启原水旁路阀门，实现原水的供水自流，达到节能运行目的，同时根据折板反应池的水位反馈信号，通过预装PID调节程序自动调节阀门开度，以实现进水的自动调节。

2.加药加氯间站

采用HOLLiAS-LEC G3 小型一体化PLC CPU模块LM3109、4个模拟量输入LM3310、以太网模块LM3403和模拟量输出LM3320模块，装在一个PLC控制柜中。主要实现的功能有：采集加药加氯间和滤池中现场设备和仪表的状态信号和数据信号，并对其发送控制信号，通过自动控制程序实现设备的自动运行控制。加药加氯过程和滤池过滤过程功能如下所述。

由于自来水生产工艺主要具有以下特点：（1）各生产工艺段相对独立，单体设备多。（2）采集的数据量大，整个系统共有数字量输入、输出超过3000路，模拟量输入、输出超过1000路，且工艺参数种类多，包括压力、流量、温度、差压、液位电流、电压、功率等，但上下游相关联的生产参数少。（3）自来水生产具有连续性、不可替代性和不问断性。（4）各工艺段距离远，设备分散，组网相对复杂。根据以上特点，考虑到系统运行的可靠性、稳定性、高速度、呵扩展性、人机界面的友善等因素，我们选择了Rockwell公司的增强型PLC一5/30，PLC一5/30处理器，支持梯形逻辑冈、sFc（顺序流程控制）和结构化文本等编程方法；能与1771、1746、1791、1794系列的I/O相兼容，并和通用远程I/O链路上的具有内置远程I/O适配器的产品相兼容；可以通过一个并行I/O链路扩展本地I/O通讯，用于高速处理的应用；可以用DH+（增强型数据高速公路）网络远程编程和传输信号；带可组态的RS一232一C/422一A/423一A口，用于编程。DH+网络，是世界上最广泛使用的工业局域网之一，它是最早为可编程序控制器提供远程编程、组态、排除故障的控制网络.通过它所支持的多种产品的成功应用，已经证明了这个网络的通用性。在DH+网络上，您可以连接99个DH+链路，在双绞线电缆上，每个链路能以57.6Kbit/s的速率传输数据，传输距离远至10，000英尺。系统中生产工艺所要求的全部参数都由PLC采集和控制，上位机只是人机界面和对生产数据进行后续处理，大大地提高了系统的可靠性。本控制方案全部选用PLC一5/30，对主要的生产设备分散控制，同时利用网络将它们紧密联结，实现集中管理，降低r故障风险，提高了可靠性。

上位机和下位机的通讯软件采用AB公司的RSLinx软件，它是一个真正32位的产品系列，在车间级设备与各种应用软件之间提供通讯功能。它除了能支持ockwe11的编程软件、MMI软件、组合软件产品以及DDE协议通讯软件外，它还支持通过OEMS、VARS开发的许多流行的工业应用软件。

3.结语

本项目是由工业计算机和PLC一5/30组成的集散型控制系统，利用了PLC抗干扰能力强、组网方便、适用于工业现场的持点，在上位机能实现对全厂生产设备的控制和工艺参数的设置、调整与监测，满足大型自来水厂自动控制的要求。整个方案安全可靠、经济实用，易于编程、操作及维修，在山西省太谷县供水工程自来水厂得到了良好的应用。

参考文献：

1.高衡初，刘家军，李荔，刘亚迅；PLC VVVF恒压供水系统[J]；福州大学学报（自然科学版）；1993年05期

2.庄惠震；纺织行业PLC系统设计原则[J]；中原工学院学报；1993年01期

3.王胜龙；龚先高；吴琼；；基于PLC的运动目标靶自动控制系统[J]；兵工自动化；2007年09期

4.王岩；；天津咸阳路污水处理厂自控系统[J]；变频器世界；2005年04期

5.杨戟，胡丕俊，余昭；交流双速电梯的PLC电气改造[J]；郑州工业大学学报；1994年03期

作者简介：方京晓（1973- ），男（汉族），山东省莱州市人，本科生，主要研究方向：机电设备安装施工技术及自动化控制。